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Quelle peut être la taille d'une colonie/société ?

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J'espère que c'est l'endroit approprié pour cette question, posée d'un point de vue mathématique/physique avec peu ou pas de formation en biologie.

Les bactéries sont très petites et vivent en colonies énormes, les fourmis sont plus grosses (mais aussi très petites) et vivent en colonies plus petites (mais aussi très grandes). Ignorant l'espèce humaine, je ne peux penser à aucun gros animal vivant dans de grandes colonies

Y a-t-il un nom pour cette relation ? Je veux l'étudier sous deux angles : d'abord, pourquoi ? (cela peut être facile à expliquer en termes d'approvisionnement en ressources ou d'énergie disponible) et deuxièmement, quelle est la relation précise ? (clairement inverse, mais linéaire, logarithmique… ?)

Merci!


Il n'est pas anodin de définir une « colonie/société ». Bien sûr, vous pouvez dire « cette tache bactérienne est une colonie », ou « ce nid de fourmis est une colonie », et ainsi de suite, mais ce seront vos propres définitions. Ces systèmes que vous mentionnez n'ont pas de frontières définies (temporelles ou spatiales). Bien que les physiciens aiment faire des approximations grossières des choses dans la nature (et je suis à peu près sûr qu'il y a déjà un article "répondant" à votre question), je ne suis pas sûr que quiconque puisse obtenir une "relation précise" pour un concept que même les biologistes luttent avec (celle d'une "colonie"). C'est parce qu'au fond, ce que tu demandes vraiment, est Qu'est-ce qu'un individu biologique et comment puis-je le mesurer ? (la fourmi individuelle, la colonie individuelle, etc.) ; et c'est quelque chose pour lequel nous n'avons pas de réponse. Pour ce qui vaut, je vous recommande de lire sur le problème de l'individualité biologique, qui ne vous donnera aucune réponse à votre question mais pourra au moins vous dire pourquoi vous ne pouvez pas vraiment répondez-y : https://link.springer.com/article/10.1162/BIOT_a_00068


Comment les fourmis identifient-elles les différents membres de leur société ?

Castes de fourmis charpentières de Floride, ouvrières majeures et ouvrières mineures, prenant soin de la couvée. Ce sont un type de fourmis que les chercheurs ont étudié. La cuticule des ouvrières et de la reine est enrichie d'hydrocarbures spécifiques, dont beaucoup agissent comme des phéromones et sont détectés par d'autres dans la colonie. Crédit : Juergen Leibig.

Les fourmis, qui sont des insectes eusociaux, ont longtemps intrigué les scientifiques en tant que modèle de coopération au sein d'une colonie où elles allaitent les jeunes, collectent de la nourriture et se défendent contre les intrus. Plus récemment, il a été démontré que les fourmis coopèrent lors du transport de gros morceaux de nourriture, elles ont été étudiées pour savoir comment elles parviennent à rester propres et elles ont également été examinées pour savoir pourquoi la plupart d'entre elles dans une colonie sont paresseuses. Ajoutez maintenant à cette liste comment les fourmis identifient les différents membres de leur colonie par rapport aux autres colonies.

Des scientifiques de l'Université de Californie à Riverside ont découvert que les fourmis communiquent en utilisant un certain nombre d'hydrocarbures chimiques présents sur leurs cuticules (leurs coquilles externes). Reportage aujourd'hui dans le journal Rapports de cellule, les chercheurs notent que les fourmis, qui ont développé certaines des plus grandes familles de gènes récepteurs olfactifs chez les insectes, utilisent leur puissant odorat pour détecter les produits chimiques présents sur la cuticule des individus afin d'identifier avec précision les différents membres de leur société.

"Jusqu'à présent, on savait très peu de choses sur la façon dont les fourmis utilisent la détection olfactive des phéromones pour reconnaître des individus appartenant à différentes castes ou différentes colonies dans leurs sociétés", a déclaré Anandasankar Ray, neuroscientifique et professeur agrégé d'entomologie, qui a dirigé l'équipe de recherche. "Pour résoudre ce problème, nous avons décidé de concentrer notre attention sur les neurones antennaires des fourmis ouvrières et leurs réponses aux hydrocarbures sur la cuticule. Ce que nous voulions étudier, c'était comment les fourmis détectent des phéromones sophistiquées qui organisent efficacement leurs comportements en colonies et aident à reconnaître des individus de différentes castes, la reine et les intrus non-nids."

Ray a expliqué que les insectes sociaux comme les fourmis ont une capacité remarquable à s'organiser en grandes colonies avec plusieurs castes participant au succès de la colonie, et comme toute grande société, cette coordination nécessite une communication efficace entre les individus.

Son laboratoire a appliqué une puissante méthode d'électrophysiologie pour tester systématiquement les hydrocarbures présents sur les cuticules des ouvrières et des reines qui étaient auparavant soupçonnés d'agir comme des signaux de phéromone.

« À notre grande surprise, nous avons découvert que ces composés à très faible volatilité ne sont pas seulement détectés avec sensibilité par les capteurs antennaires spécialisés des fourmis, mais que presque tous les composants d'hydrocarbures sont détectés », a déclaré Ray. "Cette capacité à large spectre de détecter les hydrocarbures par l'antenne des fourmis est inhabituelle et probablement une propriété spéciale des insectes sociaux. En utilisant cette capacité haute définition à sentir" l'odeur corporelle des fourmis ", les fourmis peuvent reconnaître les différentes castes de la colonie ainsi que les intrus."

Les découvertes des chercheurs confirment les aspects uniques suivants parmi les insectes sociaux :

  • La reconnaissance d'individus très proches dans une grande foule dans une colonie est facilitée par l'utilisation d'hydrocarbures cuticulaires à faible volatilité. Un signal plus volatile serait déroutant à associer à un individu et pourrait submerger le système olfactif de la colonie en l'activant constamment.
  • En fin de compte, chaque cuticule de fourmi contient un mélange de plusieurs hydrocarbures cuticulaires. La composition précise du mélange pourrait être une solution utile pour coder des informations sur plusieurs castes à la fois à l'intérieur d'une colonie et les intrus de l'extérieur d'une colonie. D'une certaine manière, chacun de ces hydrocarbures individuels agit ensemble dans un "code-barres chimique" que d'autres individus d'une colonie utilisent pour reconnaître la caste ou le nid d'une fourmi.
  • Ces deux tâches sont réalisables non seulement parce que les fourmis ont un système de récepteurs olfactifs sophistiqué avec la plus grande famille de gènes de récepteurs olfactifs (plus de 400 gènes) connue chez les insectes, mais aussi parce qu'elles ont des capacités remarquables à apprendre et à discriminer comportementalement les hydrocarbures étroitement liés.

"Les preuves suggèrent que ce grand nombre de récepteurs est probablement nécessaire pour sentir le bouquet complexe d'hydrocarbures que chaque individu émet", a déclaré Ray. "Nous nous rapprochons de la découverte des rôles fonctionnels de ces récepteurs et, en particulier, de la découverte des récepteurs olfactifs qui détectent les phéromones de la reine qui régule une grande partie de l'ordre dans la colonie."

Ray a expliqué que le modèle dominant, proposé en 2005, suggérait que les fourmis ouvrières pouvaient de préférence sentir uniquement les hydrocarbures cuticulaires non-nids et ne pas sentir les hydrocarbures des nids.

"Ce modèle a commencé à sembler improbable après que nous ayons découvert à quel point les neurones antennaires des travailleurs peuvent répondre aux hydrocarbures", a-t-il déclaré. "Lorsque nous avons testé cela avec notre test d'électrophysiologie sensible, nous avons constaté que les fourmis peuvent en effet détecter à la fois les extraits cuticulaires nichés et non-nichés, comme nous l'avions prédit."


Comprendre la structure et l'organisation sociales des abeilles

La société des abeilles est composée de la reine (qui est la seule femelle sexuellement développée), des abeilles ouvrières et des faux-bourdons. Chaque colonie n'a qu'une reine. Le but premier de la reine est de se reproduire. La reine ne s'accouple qu'une ou deux fois dans sa vie (mais avec plusieurs faux-bourdons), et l'accouplement a lieu pendant ses premiers jours. Après s'être accouplée dans les airs avec les drones, elle stocke le sperme des drones dans une zone spéciale de son corps et peut pondre des œufs pour le reste de sa vie (3 à 5 ans). Le deuxième objectif de la reine est d'organiser et de motiver (à l'aide de phéromones) les ouvrières pour compléter la charge de travail de la ruche. Les ouvrières (femelles sexuellement sous-développées) sont responsables de presque tous les gros travaux requis de la ruche. Cela signifie garder la ruche, construire les rayons, prendre soin de la reine, nettoyer, polir, nourrir le couvain, stocker, collecter le nectar, le pollen et l'eau, mâcher le nectar et le transformer en miel grâce aux enzymes, ajuster la température à l'intérieur de la ruche en éventant avec leurs ailes et bien d'autres. Le seul but des faux-bourdons est de féconder les reines vierges. Les drones n'ont pas d'aiguillon, ils ne peuvent donc même pas protéger la ruche des intrus. Ils ne participent à aucune autre opération de la colonie autre que l'accouplement avec des reines vierges.

La reine est plus grande que le bourdon et double de taille que les ouvrières. Un apiculteur peut facilement repérer la reine : outre sa taille, sa forme et sa couleur différentes, les autres abeilles ouvrières entourent souvent la reine à une petite distance, lui témoignant du respect et lui laissant l'espace approprié pour marcher sans problème. Ils peuvent aussi la nourrir en bouche avec de la gelée royale pendant l'élevage du couvain (principalement au printemps). Le reste de l'année, ils offrent à la reine un mélange de pollen et de miel. La reine moyenne vit de 3 à 5 ans, mais peut pondre à un bon rythme (200 000 œufs par an) pendant les 2-3 premières années de sa vie. Il est très important d'avoir une reine jeune et prospère dans notre ruche (de préférence jusqu'à 2 ans). Une reine peut pondre des œufs fertiles ou non fertiles. Les œufs non fertiles deviennent des faux-bourdons, tandis que les œufs fertiles deviennent des ouvrières ou de nouvelles reines.

2.) Structure et organisation de la société des abeilles mellifères

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Jusqu'où peut aller la civilisation ?

Robert H. Gray, auteur de The Elusive Wow : Searching for Extraterrestrial Intelligence, a recherché des signaux radio d'autres mondes en utilisant le Very Large Array et d'autres radiotélescopes. Vous trouverez de nombreux liens vers son travail dans les archives ici. Dans l'essai d'aujourd'hui, Gray examine une référence classique pour évaluer l'utilisation de l'énergie des civilisations, introduisant sa propre vision de la position de la Terre dans la hiérarchie et comment ces calculs affectent l'effort SETI en cours. Son article sur l'échelle étendue de Kardashev est paru dans The Astronomical Journal https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab792b. Photographie de Sharon Hoogstraten.

par Robert H. Gray

La civilisation humaine a parcouru un chemin étonnamment long en peu de temps. Il n'y a pas si longtemps, notre principale source d'énergie était la puissance musculaire, souvent en travaillant dur, alors qu'aujourd'hui, beaucoup plus d'énergie est disponible à partir de carburants, de fission, d'hydroélectricité, d'énergie solaire et d'autres sources sans transpirer. Jusqu'où peut aller la civilisation ?

Il est probablement impossible de dire jusqu'où les civilisations peuvent aller dans des domaines comme l'art ou le gouvernement, car de telles choses ne peuvent pas être mesurées ou prévues, mais la consommation d'énergie est mesurable et a tendance à augmenter depuis des siècles.

L'astrophysicien Nikolai Kardashev a esquissé un schéma de classification des civilisations en fonction de la quantité d'énergie qu'elles commandent, afin d'évaluer le type de civilisation nécessaire pour transmettre des informations entre les étoiles. Il a défini le Type I comme commandant l'énergie disponible pour l'humanité en 1964 lorsqu'il écrivait, le Type II pourrait exploiter l'énergie d'une étoile comme notre Soleil, et le Type III posséderait l'énergie de toutes les étoiles d'une galaxie comme notre Voie Lactée. .

Exploiter l'énergie des étoiles peut sembler de la science-fiction, mais les panneaux solaires transforment déjà la lumière du soleil en électricité à une échelle modeste, au sol et dans l'espace. Gerald O'Neill et d'autres ont imaginé des colonies spatiales en orbite absorbant le soleil, et Freeman Dyson a imaginé quelque chose comme une sphère ou un essaim d'objets capturant tout ou partie de la lumière d'une étoile.

Carl Sagan a suggéré d'utiliser des chiffres arabes au lieu des chiffres romains de Kardashev, pour permettre les subdivisions décimales, et il a suggéré des niveaux de puissance plus uniformes. Il a redéfini le type 1 comme 10 16 watts - très approximativement la puissance du Soleil tombant sur la Terre - et il a arrondi les niveaux de type 2 et 3 à 10 26 et 10 36 watts respectivement, de sorte que les catégories planétaire, stellaire et galactique augmentent par étapes. de 10 10 ou dix milliards. Une formule simple convertit les valeurs de puissance en types décimaux (le logarithme commun de la puissance en mégawatts, divisé par dix). Au cours de l'année récente 2015, la consommation d'énergie humaine était de 1,7 à 13 watts, ou de type 0,72 - nous sommes loin d'être une civilisation planétaire de type 1.0 par un facteur d'environ 600. En 1800, nous étions de type 0,58, et en 1900 nous étaient de type 0,61.

La consommation électrique totale de 2015 équivaut à une moyenne de 2 300 watts par personne, soit 23 fois les 100 watts du métabolisme humain au repos, mais ce n'est pas beaucoup plus que les 500 à 1 000 watts qu'un humain peut produire en travaillant dur. Peut-être que nous ne sommes pas allés tous si loin, encore.

J'ai récemment étendu l'échelle. Le type 0 correspond à 10 6 watts ou un mégawatt, ce qui relève du domaine de la biologie plutôt que de l'astronomie – la puissance musculaire de quelques rorquals bleus vifs ou de plusieurs milliers d'humains. Cela semble être un point zéro raisonnable, car une civilisation ayant si peu de pouvoir ne pas avoir assez pour transmettre des signaux à d'autres étoiles. Le type 4 est de 10 46 watts, à peu près la puissance de toutes les étoiles de l'Univers observable.

L'une des utilisations de l'échelle est d'aider à envisager l'avenir de notre civilisation, au moins du point de vue de l'énergie. Si la consommation d'énergie augmente à un taux annuel modeste de 1%, nous atteindrons le type planétaire 1 dans environ 600 ans et le type stellaire 2 dans 3 000 ans, à peu près aussi loin que la Renaissance et la Grèce antique dans le passé. Ce taux de croissance simpliste nous placerait à l'échelle galactique de type 3 dans 5 000 ans, ce qui est presque certainement faux, car certaines parties de notre galaxie sont à des dizaines de milliers d'années-lumière et nous aurions besoin de voyager plus vite que la lumière pour y arriver.

Il y a, bien sûr, de nombreuses limites à la croissance : population, terres, nourriture, matériaux, énergie, etc. Mais les humains ont l'habitude de contourner de telles limites, par exemple en produisant plus de nourriture avec la mécanisation de l'agriculture, plus d'espace de vie avec des immeubles de grande hauteur et plus d'énergie à partir de diverses sources. Il est difficile de savoir si notre civilisation dépassera un jour notre échelle actuelle, mais trouver des preuves d'autres civilisations pourrait nous donner un aperçu.

Une autre utilisation de l'échelle est d'aider à imaginer des civilisations extraterrestres qui pourraient transmettre des signaux interstellaires, ou dont nous pourrions détecter l'utilisation d'énergie à grande échelle par d'autres moyens.

Si nous envisageons une diffusion ET dans toutes les directions tout le temps, ils auraient besoin de quelque chose comme 10 à 15 watts ou 100 000 grandes centrales électriques pour générer un signal que nos recherches pourraient détecter à mille années-lumière à l'aide du télescope de 100 mètres de Green Bank. Cela signifie que nous devons supposer au moins une civilisation de type 0.9 presque à l'échelle planétaire - et considérablement plus élevée s'ils font autre chose que diffuser - une civilisation des centaines ou des milliers de fois plus avancée que la nôtre. Cela semble terriblement optimiste, même s'il vaut la peine d'être recherché. Si nous imaginons des civilisations absorbant une grande partie de la lumière d'une étoile avec des structures telles que des sphères ou des essaims de Dyson, alors des technosignatures non intentionnelles telles que la chaleur résiduelle réémise dans le spectre infrarouge pourraient éventuellement être détectées. Certaines observations infrarouges ont été analysées dans ce sens, par exemple par Jason Wright et ses associés à Penn State.

Si, d'un autre côté, nous envisageons de transmettre ET vers une étoile à la fois en utilisant une grande antenne comme la FAST de 500 mètres en Chine, alors nous devons supposer seulement quelque chose comme 10 8 watts ou un dixième d'une grande centrale électrique, bien que le signal ne soit détectable que lorsque le faisceau d'aiguilles de l'antenne est pointé sur une étoile cible. Pour capter de tels signaux intermittents, nous aurons probablement besoin de systèmes de réception qui surveillent de vastes zones du ciel pendant de longues périodes - idéalement, tout le ciel et à plein temps - et nous ne pouvons pas encore le faire aux fréquences micro-ondes où de nombreuses personnes pense que ET pourrait transmettre. Un modeste prototype de système de récepteur micro-ondes appelé Argus surveille une grande partie du ciel au-dessus de l'Ohio State University à Columbus pendant une décennie avec une très faible sensibilité, et un système optique appelé PANOSETI (Panoramic SETI) est prévu par Shelly Wright de l'UCSD et Paul Horowitz de Harvard pour potentiellement détecter les lasers qui nous illuminent.

Détecter une signature technologique à proximité d'une autre étoile serait un événement historique, car cela prouverait que l'intelligence existe ailleurs. Mais le gouvernement américain n'a financé aucune recherche de signaux depuis que le sénateur Richard Bryan (D-NV) a tué le programme de la NASA en 1993, même si des milliers de planètes ont été découvertes autour d'autres étoiles.

Kardashev et Sagan pensaient que les civilisations pouvaient être caractérisées par la quantité d'informations qu'elles possèdent, ainsi que par l'énergie. Une échelle d'information tout comme l'échelle d'énergie peut être faite en utilisant 10 6 bits ou un mégabit comme point zéro - à peu près le contenu d'information d'un livre. Sagan pensait que 10 14 ou 10 15 bits pourraient caractériser la civilisation humaine en 1973 lorsqu'il écrivait sur le sujet, qui serait de type 0,8 ou 0,9 en utilisant la formule de puissance (il a utilisé les lettres A, B, C pour 10 6 , 10 7 , 10 8 … bits, mais les lettres n'autorisent pas les subdivisions décimales). Des estimations plus récentes de la banque d'informations de l'humanité vont de 10 18 à 10 25 bits ou de types 1.2 à 1.5, selon que seul le texte est compté ou que le stockage vidéo et informatique est inclus.

Personne ne sait quelles informations les signaux interstellaires peuvent contenir. Les signaux pourraient encoder des bibliothèques entières de texte, d'images, de vidéos, etc., l'imagerie contournant certains problèmes de traduction. Ce qui pourrait motiver l'envoi d'informations entre les étoiles, c'est qu'un échange de questions ouvertes est une réponse possible. Chaque monde aurait sa propre histoire, son environnement physique et sa biologie à échanger – et peut-être aussi de l'art et d'autres objets culturels. Kardashev pensait que les informations permettant de caractériser une civilisation pourraient être transmises à travers la Galaxie en une journée avec une puissance suffisante.

On ne sait pas si des signaux interstellaires existent, et la question de savoir jusqu'où la civilisation peut aller est essentielle pour décider quel type de signaux rechercher. Si nous pensons que les civilisations ne peuvent pas aller des centaines ou des milliers de fois plus loin que nos ressources énergétiques, alors les recherches de diffusions dans toutes les directions tout le temps, comme beaucoup en cours, pourraient ne pas réussir. Mais les civilisations d'à peu près notre niveau ont beaucoup de puissance pour signaler en pointant une grande antenne ou un télescope sur notre chemin, bien qu'elles puissent ne pas nous revoir très souvent, nous devrons donc peut-être trouver des moyens d'écouter une plus grande partie du ciel la plupart du temps.

Ressources additionnelles

N. S. Kardashev, Transmission d'informations par des civilisations extraterrestres, SvA 8, 217 (1964).

C. Sagan, La connexion cosmique : une perspective extraterrestre, Doubleday, New York (1973).

V. Sourire, Transitions énergétiques : perspectives mondiales et nationales, 2e édition, Praeger (2017).

R. H. Gray, Signaux intermittents et jours planétaires dans SETI, IJAsB 19, 299-307 (2020). https://doi.org/10.1017/S147355042000038

Si la consommation d'énergie augmente à un taux annuel modeste de 1%, nous atteindrons le type planétaire 1 dans environ 600 ans et le type stellaire 2 dans 3 000 ans, à peu près aussi loin que la Renaissance et la Grèce antique dans le passé. Ce taux de croissance simpliste nous placerait à l'échelle galactique de type 3 dans 5 000 ans, ce qui est presque certainement faux, car certaines parties de notre galaxie sont à des dizaines de milliers d'années-lumière et nous aurions besoin de voyager plus vite que la lumière pour y arriver.

J'ai (et d'autres) insisté sur ce genre de chiffres depuis un certain temps. Il y a des implications à cela.

Premièrement, nous pourrions arriver à une civ K2 simplement par la croissance. Le problème, c'est ce qui vient après. Une civilisation qui doit continuer à grandir, comme l'exige notre système capitaliste. à court d'options de croissance en un clin d'œil cosmique. Si nous voulons des voyages interstellaires bientôt, le taux de croissance doit être augmenté, mais nous atteignons nos limites beaucoup plus rapidement. Tout ce que la civilisation peut faire est d'augmenter l'efficacité énergétique pendant un certain temps pour retarder la fin, ou de substituer une énergie très faible en utilisant des objets de valeur pour augmenter le PIB sans augmenter beaucoup l'énergie. Cependant, bien que cela puisse fonctionner jusqu'à un certain point dans le système solaire, comme nous le savons, de l'énergie brute est nécessaire pour les voyages interstellaires.

Même si une civ découvre FTL, elle se heurte à la prochaine limite en tant que civ K3 dans un autre court laps de temps. Et encore pour devenir un k4. Mais cela crée un problème, car nous supposons que toute autre civilisation existante doit avoir une longue durée de vie pour être contactable. Une civilisation vieille d'un million d'années ne va pas croître à un rythme même très lent. Il doit avoir trouvé un autre moyen de se développer, ou devenir statique, ou il doit être dans un état de cultures séquentielles grandissant et mourant. (c.f. le post sur A Visualization of Galactic Settlement).

Parce que les temps de croissance sont probablement limités, il me semble que tout organisme politique qui veut communiquer n'a qu'un temps limité pour le faire. Avec un délai de 2500 ans jusqu'à une éventuelle stase K2, même un seul message et une réponse limitent la distance de toute civilisation, de peut-être 1250 al. C'est moins que certaines estimations pour la civilisation la plus proche.

Une façon de prolonger la vie d'une civilisation dans le cadre de la contrainte énergétique de son étoile est d'abandonner une présence physique et de se retirer dans un monde virtuel. Un système informatique qui utilise toute l'énergie d'une étoile pourrait alimenter un ou plusieurs mondes virtuels et permettre à ses habitants d'imaginer un nombre illimité d'environnements et de technologies. Tant que l'effort de calcul était fixé, cette civilisation pourrait s'étendre dans son cadre virtuel, permettre à une civilisation imaginaire galactique ou intergalactique de se déployer dans cet environnement virtuel. Attendez-vous à ce qu'un tel système informatique soit bien défendu.

“La consommation électrique totale de 2015 correspond à une moyenne de 2 300 watts par personne, soit 23 fois les 100 watts du métabolisme humain au repos, mais ce n'est pas beaucoup plus que les 500 à 1 000 watts qu'un humain peut produire en travaillant dur. Peut-être que nous ne sommes pas encore allés si loin.”

Il semble que si nous étions dans l'espace, nous n'utilisions pas beaucoup plus ou peut-être moins de 2 300 watts par personne.
“Actuellement, l'ISS dispose de huit panneaux solaires générant environ 160 kilowatts de puissance totale. ” Mais utilisez l'énergie solaire 60 % du temps
160 x 0,6 = 96 KW par heure générée. Et 6 équipages : 96/6 = 16 kw heure
par personne. On pourrait alors compter les frais de transport pour s'y rendre. Et l'énergie utilisée a utilisé la station de suralimentation, et ect.
Mais ce n'est pas efficace - personne n'essaie même de le rendre économe en énergie. On pourrait dire que tout ce que fait le gouvernement n'est pas économe en énergie.
S'il était moins cher d'aller dans l'espace, alors l'efficacité énergétique pourrait être quelque chose avec plus d'intérêt.
En termes d'énergie, se rendre en orbite n'est pas beaucoup d'énergie - ne pas réutiliser la fusée, cela coûte cher en termes de coûts et de toute l'énergie nécessaire pour fabriquer une fusée. Si le coût de la charge utile est de 2 000 $ par kg - le coût énergétique du carburant de fusée est d'environ 10 $ par kg - c'est quand même beaucoup d'énergie.
Mais voyager dans l'espace signifie que l'on va utiliser des lacets comme la Lune et Mars, qui sont beaucoup moins chers en termes d'énergie pour se rendre en orbite.
On pourrait vous appeler une civilisation spatiale même lorsque le coût de l'énergie électrique en orbite et au-delà est plus élevé que l'énergie électrique de la Terre, mais dans quelques décennies, l'énergie électrique sera moins chère dans l'espace qu'à la surface de la Terre.
Et non, un coût électrique inférieur dans l'espace ne signifie pas que vous gaspillez beaucoup d'énergie électrique. Au contraire, cela signifie probablement que les Terriens peuvent obtenir une énergie électrique moins chère et gaspiller moins d'énergie à la surface de la Terre. Et quelque part à ce moment-là, le coût de l'énergie au lieu d'environ 10 $ par kg en orbite baissera à environ 1 $ par kg de charge utile vers LEO, mais le prix du siège pourrait être de 5 $ par kg - 500 à 1 000 $ par personne en orbite. Arriver à la surface de la Terre depuis l'orbite est maintenant assez bon marché et deviendra beaucoup moins cher. L'expédition de marchandises de l'espace vers la Terre coûtera 1/10ème du coût [et très peu d'utilisation d'énergie] que l'expédition de marchandises de la Terre vers l'orbite [et au-delà].

Quel est le tonnage maritime mondial de la Terre, ” En 2019, le volume du commerce maritime mondial était estimé à environ 11 milliards de tonnes”.
Et avec la navigation spatiale, la navigation civile coûtera des centaines de milliards de tonnes et coûtera moins pour 11 milliards de tonnes que l'énergie utilisée pour expédier les 11 milliards de tonnes sur Terre. Mais la Terre ne peut utiliser qu'environ 11 milliards de tonnes, donc l'espace vers la Terre peut-être 1/10ème de tout ce qui est expédié dans l'espace. Mais depuis l'espace, on peut expédier des choses différentes de celles qui sont normalement expédiées - on peut expédier des maisons vers la Terre - ou peut-être des stades de baseball, bien que les morceaux de stade de baseball soient actuellement expédiés de quelque part sur Terre - ils ne sont tout simplement pas livrés en un seul colis. Depuis l'espace, vous pouvez le faire. Sinon, comment allez-vous obtenir des villes célestes sur Vénus ?
La croissance économique folle impliquera plus d'énergie. Cela nous plaira lors de la première construction de trains - et nous utilisons toujours cette infrastructure [avec un coût par mile par tonne - le moins cher au monde - bien sûr, les États-Unis ont beaucoup de superficie/distance pour expédier des choses d'un endroit à l'autre - ou on peut dire , il doit être moins cher par mile par tonne.]
Sur Terre, la densité de population est une efficacité, mais avec les pandémies, une telle densité urbaine semble avoir un coût beaucoup plus élevé, et il y a lieu de repenser à ce sujet. Mais dans l'espace, on obtient plus de densité que les villes terrestres - il y a des choses à régler, on a ce potentiel. Avec l'espace, il y a beaucoup de possibilités, et en termes de Mars, il est possible que le faible gee ou d'autres facteurs n'autorisent pas les villes sur Mars. Mais on pourrait aussi avoir d'énormes structures de grottes naturelles à la fois sur Mars et sur la Lune.
La prédiction est impossible. Mais vous avez un aspect inhérent à l'espace. L'électricité peut être très bon marché. L'énergie nucléaire peut être très bon marché. Et toujours moins cher.
Et la Terre est tout simplement pauvre en énergie. Et les gens croient qu'il y a une pénurie d'énergie sur Terre - et cela a entravé la croissance économique, et nous a fait gaspiller des milliards de dollars et gaspiller de l'énergie en produisant des trucs comme des panneaux solaires et des parcs éoliens - d'autres stupidités sans fin.
Je crois que l'eau dans l'espace deviendra moins chère que l'eau sur Terre, en supposant que nous devenions dans l'espace. Le vide est bon marché dans l'espace - nous gaspillons actuellement beaucoup d'énergie à fabriquer un vide. Le fer/acier lunaire coûtera moins cher et coûtera moins d'énergie à fabriquer. Tous les métaux seront moins chers à extraire et moins chers à transformer. L'impression 3D n'a pas besoin d'une civilisation spatiale, mais la civilisation spatiale utilisera et améliorera cette technologie. Seule l'eau moins chère semble être quelque chose de difficile à croire, mais il y a un océan d'eau douce dans l'espace.
Je ne pense pas que les terriens vont tous se précipiter dans l'espace, mais une fois qu'il est moins cher de vivre dans l'espace que sur Terre, beaucoup de gens quittent la Terre. Mais il semble qu'au début, la plupart resteront bien dans la gravité terrestre - et beaucoup de gens en LEO.
Cela pourrait prendre des siècles avant qu'il n'y ait plus de personnes qui ne vivent pas sur la surface de la Terre ou sur les orbites de la Terre. La Terre sera toujours un endroit à visiter.
Mais chaque fois que cela se produit, la consommation d'énergie par personne devrait être beaucoup plus faible que "82202 300 watts par personne".
Mais alors vous avez des gens qui veulent aller dans les étoiles. Cela va prendre beaucoup d'énergie par personne. Mais avec beaucoup d'énormes télescopes dans l'espace, ils devraient avoir une bien meilleure idée de l'endroit où ils vont. Je suppose que l'un des attraits des autres étoiles est d'avoir plus d'énergie disponible que ce que notre système solaire peut offrir. Il est assez probable que Sol n'est pas idéal à cet égard. Et donc allez vers d'autres étoiles, afin d'aller vers d'autres étoiles - probablement à cause d'une croyance religieuse quelconque. Quelque chose comme des pèlerins qui vont quelque part. Ils causeront probablement toutes sortes de problèmes - et l'humanité en sera blâmée .
Mais il semble que les guerres interstellaires, ne devraient pas coûter cher. Il semble que défensivement on ait un avantage, mais essayer de passer à l'offensive - envahir d'autres systèmes stellaires, cela semblerait coûteux - à moins que vous ne vouliez attaquer une civilisation non spatiale, mais bien sûr d'autres civilisations spatiales pourraient regarder, et/ ou faire plus que regarder
Oh, j'oubliais, étant une civilisation spatiale devrait arrêter toutes les guerres sur Terre - et cela permettra d'économiser beaucoup en termes de coût énergétique par personne.
Je pense que la simple exploration spatiale fera beaucoup pour réduire les guerres sur Terre.

Les panneaux solaires de l'ISS génèrent 120 KW (en moyenne).
Pour un effectif complet de 6 astronautes soit 20KW par personne.
la source

Ma consommation personnelle électrique + gaz moyenne sur l'année est de 1,8 KW

La consommation totale d'énergie par habitant aux États-Unis est de 9,2 KW
La consommation totale d'énergie par habitant en Inde est de 0,8 KW
la source

1. Uniquement sur la consommation d'énergie pour vivre dans l'espace, l'équipage de l'ISS consomme 11 fois plus d'énergie que moi. (Il est vrai qu'un certain pourcentage d'utilisation de l'énergie de l'ISS est destiné à d'autres applications que les seules exigences de l'équipage).

2. La consommation totale d'énergie par habitant aux États-Unis (électricité, gaz, pétrole, moyenne sur l'ensemble de l'économie) est inférieure à 50 % de la maintenance de l'ISS. D'autres pays occidentaux, comme l'Allemagne et la France, la consommation par habitant représente environ 50 % de celle des États-Unis. L'Inde représente environ 10 % des États-Unis.

À moins que l'ISS ne soit particulièrement extravagante, alors la civilisation spatiale à petite échelle sera beaucoup plus énergivore que celles liées à la planète.

Prenez juste vos coûts d'eau douce. La Terre fournit de l'eau douce gratuite car le soleil fait tout le travail de création. Nous ajoutons de l'énergie pour le nettoyer à nouveau en raison des polluants que nous ajoutons dans l'ouest industriel.
Dans l'espace, toute l'eau n'est disponible que sous forme de glace au-delà de la ligne de neige. Il faut donc de l'énergie pour le récupérer. Ensuite, la glace doit être purifiée pour la débarrasser des contaminants avant qu'elle ne devienne potable. Je dirais que ce n'est certainement pas moins cher que la purification de l'urine par l'ISS (distillation ou filtration biomécanique) plus le coût énergétique de la récupération de l'eau.

Si vous habitez près des anneaux de Saturne ou de Cérès, je vous accorde que les coûts de récupération de l'eau seront faibles. )

J'imagine que les civilisations post-biologiques existent. Dans ma naïveté, je n'ai jamais considéré les contraintes d'énergie et de ressources comme des facteurs majeurs dans ma décision d'emprunter cette voie.
Cependant, un post biologique n'a pas besoin d'être contraint à une existence virtuelle. Encore une fois, une utilisation efficace de l'énergie et des ressources suggère que des sondes / drones à l'échelle de la galaxie renvoient des exaoctets de données à la "civilisation" et non l'inverse, ayant des êtres organiques dans des boîtes de conserve volant entre les étoiles - une énorme énergie gaspillée. Tout comme je suis peut-être physiquement en confinement pandémique, j'allume les informations ou j'utilise un casque de réalité virtuelle pour « sortir ». (en aparté, peut-être que les tic-tac du Pentagone sont des drones dans le zoo).
Il y a peut-être une autre question à considérer. Laquelle pourrait aller plus loin, une civilisation biologique, ou une civilisation post-biologique ?

Tout comme je suis peut-être physiquement en confinement pandémique, j'allume les informations ou j'utilise un casque VR pour « sortir ».

Imaginez que vous viviez dans le système Centauri. Souhaitez-vous allumer les nouvelles de la Terre de 4 ans ? C'est le problème avec les civilisations galactiques - les limitations de la vitesse de la lumière empêchent la coordination. Une distance de 50 000 al entre le bord galactique et le centre (à Trantor ?) sans communication FTL signifie que toute « civilisation » doit être très décentralisée. Au fil du temps, ils resteraient difficilement une entité homogène, se fragmentant en une myriade de cultures différentes. Je pense que ce serait le cas même avec la civilisation des machines. Même sur Terre, les insectes avec leurs cerveaux préprogrammés et leurs capacités limitées ont évolué vers des modes de vie très différents, du solitaire au social, de l'herbivore au carnivore prédateur, au parasite.

Ou quelque chose de biologique mais à l'aise dans le vide, par exemple, “Tin Man”. Des dangers pour la vie post-biologique peuvent également exister, tels qu'une perte de curiosité, de motivation, ou au contraire, un problème irrésistible mais épuisant les ressources. Supposons que la forme post-biologique ait des échos de sa forme précédente dans son état immortel, par ex. un certain système de type émotion, crainte, récompense conduisant ses efforts, un type d'intelligence familier aux mammifères, on pourrait le soutenir en position désavantageuse par rapport à une forme de vie biologique, un certain état d'esprit de ruche.

Tom Murphy est professeur d'astrophysique à l'Université de Californie à San Diego. Il travaille également pour la NASA en surveillant les mouvements de la lune au centimètre près par interférométrie laser avec des réflecteurs laissés par le programme Apollo.

Son blog est maintenant au repos et archivé. Mais il a beaucoup de matériel qui est encore utile, comme :
Énergie à l'échelle galactique

Il a raison et tort. Oui, nous rencontrerons des limites une fois que nous serons devenus une civilisation K3, en supposant que nous puissions même le faire. Il a raison de dire que toute croissance épuise rapidement la limite de temps pendant laquelle la croissance peut se poursuivre - cela devient un clin d'œil cosmique. Mais il a tort de supposer que toute cette croissance énergétique doit être utilisée sur Terre. Une civilisation K2 ne vivrait pas sur Terre mais dans l'espace.

Si, un grand si, notre avenir [post]humain devait remplir des milliers de milliards d'années et au-delà, le démantèlement des étoiles pour utiliser leur précieux hydrogène de manière plus avare que même les nains M faciliterait cela. En effet, alors que l'univers continue de s'étendre, que les étoiles se refroidissent et que le décalage vers le rouge ne rend visible que notre soleil, nous pourrions vivre dans notre système mais brûler suffisamment d'hydrogène pour garder notre planète et toutes les colonies extraterrestres éclairées et chaudes.

Que serait IC 1101 à 5 000 000 ly’s de diamètre, un Type 3 extra large !

Pas un grand fan de l'échelle de Kardashev ou de l'équation de Drake. KII est le contrôle d'un système solaire et KIII est le contrôle d'une galaxie. C'est un sacré saut, comme passer d'un pétard à Castle Bravo. Donc, ce n'est pas une échelle très fluide car il manque un domaine continu, permettant ainsi à quiconque d'implanter son biais pour dire que K2.1 signifie x et K2.2 signifie y. Ce n'est pas du tout scientifique. De plus, l'idée de «contrôler» ou «d'exploiter» de «l'énergie» semble terriblement remplie d'hélicoptères jet pack à destin manifeste du milieu du vingtième siècle dans l'arrière-cour. Je vis dans une maison de 58 ans qui utilise moins d'énergie que lorsqu'elle a été construite et la population mondiale commence à se stabiliser - je suppose qu'à mesure que nous avançons, ces deux tendances se poursuivront.

Il est intéressant de noter qu'il semble que le monde ait atteint un sommet avec une consommation d'énergie par habitant. Il ne nous reste plus qu'à nous décarboner et à devenir plus économes en énergie dans les limites possibles.

KSR’s “The Ministry of the Future” envisage le réensauvagement de la Terre pour permettre à la moitié de la planète de rester dans un état naturel. Nous avons un long chemin à parcourir pour y arriver, et les océans semblent particulièrement vulnérables en ce moment. Mais ce serait un objectif louable, OMI. Je pourrais même déménager avec plaisir si j'étais suffisamment indemnisé pour permettre à ma partie de la Californie d'arrêter l'agriculture intensive et de revenir à son état naturel.

Je suis tout à fait d'accord, ces idées se sont développées à une époque en effet, l'état d'esprit du «destin manifeste» faisait partie, et certainement aussi l'idée «plus c'est mieux».
De nos jours, nous voyons des voitures électriques, des téléphones portables et d'autres appareils qui auraient été considérés comme presque impossibles à l'époque.
Surtout le fait que le processeur du téléphone et de tout autre appareil peut être extrêmement économe en énergie. J'ai donc tendance à être d'accord avec Dimjo, la réalité virtuelle n'est peut-être que la première étape d'une voie où nous pourrions éventuellement télécharger nos esprits et créer une civilisation économe en énergie qui a toutes les deux le potentiel de survie et de prolifération à très long terme. .

Nous n'aurons pas besoin de villes célestes sur Vénus. Nous avons besoin de micro-organismes artificiels qui consommeront les composants de ses nuages ​​et permettront le rayonnement de la chaleur. Il faudra des millénaires pour devenir utilisable, mais alors ?

Vénus avec une atmosphère semblable à la Terre sera trop chaude pour la vie terrestre. Il lui faudra encore un bouclier pour réduire la luminosité apparente du soleil. Il pourrait être plus facile de faire flotter ces villes de nuages ​​dans la zone HZ de l'atmosphère existante, de préférence bien au-dessus de la zone H2SO4.

Mais pour le pur espace de vie, on ne peut vraiment pas battre en utilisant des matériaux facilement disponibles pour construire des villes spatiales (O’Neills et plus). KSR’s “Ultima” a un univers terrestre parallèle dominé par la culture aztèque avancée avec de vastes habitats spatiaux cylindriques qui éclipsent tout ce que O’Neill a proposé. (Qu'ils soient constructibles sans IDK en unobtanium, mais KSR est généralement très doué pour rester dans les limites de la physique connue pour son matériel.)

À moins qu'il n'y ait un problème fondamental dans cette voie, il me semble toujours que la logique d'O’neill’s est valable, ainsi que les estimations de Lewis sur les ressources du système solaire pour étendre notre environnement, créant finalement un essaim de Dyson autour du soleil, se rapprochant d'une civilisation K2.

On parle de civilisations post-biologiques. Pourquoi pas des cultures post-technologiques.

Une civilisation vraiment avancée pourrait éventuellement passer à un écosystème parfaitement optimisé, stable et auto-entretenu sur des échelles de temps géologiques et même astronomiques. Seule l'énergie de l'étoile hôte serait nécessaire pour maintenir le système en marche (bien qu'ils devront peut-être le bricoler un peu d'abord pour le rendre suffisamment stable). Ou peut-être vont-ils simplement déménager dans un monde (ou des mondes) qui peuvent être autonomes ou construits de cette façon. Cela fournirait la redondance nécessaire pour garantir la protection contre les catastrophes. Je ne parle pas d'un mouvement de retour à la nature pastoral romantique, avec des bergers et des laitières, je veux dire une technologie basée sur des machines moléculaires un peu comme celles qui ont naturellement évolué ici, mais conçues pour notre bénéfice et un minimum d'entretien et un maximum de performances.

Cela n'implique pas un abandon de la technologie, mais une réorientation vers ce qui ressemblerait davantage à des systèmes biologiques pour nous, des forêts tropicales humides, des récifs coralliens ou d'autres communautés et écosystèmes biologiques complexes, non pas des écosystèmes naturellement évolués, mais des systèmes hautement élaborés, autonomes et autonomes. contrôlable pour faire face à tout changement concevable ou à toute influence extérieure. Les « technologies dures comme les engins spatiaux à fusion, les lasers spatiaux ou les radiotélescopes pourraient être conservés en réserve, juste au cas où la force brute serait nécessaire pour faire face à une urgence ou un déséquilibre futur et imprévisible. Même aujourd'hui, dans notre civilisation, nous avons des amateurs qui suivent les technologies plus anciennes, juste pour le plaisir et au cas où – voiliers, navigation céleste, tir à l'arc, armes à feu à chargement par la bouche, équitation, lancer de poterie, la liste est longue. Une fois que vous avez appris à faire quelque chose de dur et d'intelligent, il est tout simplement stupide d'oublier délibérément comment le faire simplement parce que vous avez trouvé un moyen qui nécessite moins de compétences.

Une civilisation vraiment avancée ne serait pas seulement capable de dominer son environnement, mais serait tout à fait capable de vivre en harmonie avec lui ou de le modifier pour qu'il puisse être vécu en harmonie. Si nous visitions un tel endroit, nous ne réaliserions peut-être même pas qu'il y avait une "civilisation" là-bas. Cela ressemblerait à une ferme, à un parc ou même à une nature sauvage. Mais un examen plus attentif nous montrerait que même le plancton dans les mers ou les microbes dans le sol étaient de petites machines-artefacts biologiques soigneusement conçues et très efficaces.

Vous voyez, le problème avec la technologie, c'est qu'elle doit être gérée et qu'elle est très inefficace. Une grande partie des avantages qu'il offre doit être réinjectée dans le système juste pour le maintenir en marche et il est toujours sur le point de s'effondrer complètement. De plus en plus d'énergie et de travail que nous y consacrons servent simplement à faire fonctionner tout le système et à nettoyer après. Sans réfléchir, nous sautons dans un char mécanique pesant une tonne, propulsé par des combustibles fossiles toxiques et irremplaçables provenant des profondeurs du sous-sol, pour traverser une énorme infrastructure en béton juste pour aller acheter un paquet de cigarettes au coin 7-11.

Cela ne me semble pas très intelligent ou efficace. Nous avons construit cette monstruosité de Rube Goldberg et nous l'appelons civilisation.

Détecter une signature technologique près d'une autre étoile serait une détection historique …

Cette déclaration, est un mythe typique du SETI, supposons que cet événement soit potentiellement moins «historique» que la détection du boson de Higgs ou des ondes gravitationnelles.

Est-ce si différent de ‘détecter “Dieu”‘? J'aurais pensé que cela aurait des effets profonds sur l'humanité, en particulier sur la majorité qui suit toujours sa religion particulière. L'ETI avancée serait un quasi-remplaçant d'une divinité et serait donc un événement historique important. Soyons clairs, si le mythe d'un fils de Dieu né d'une vierge a abouti à l'une des plus grandes religions mondiales avec un grand impact historique, pourquoi une véritable civilisation semblable à un dieu qui était réelle, ne serait-elle pas aussi importante , inspirant de nouveaux adeptes, des cultes et des religions organisés ? Je pourrais imaginer que chaque message soit scruté et interprété comme le sont les messages QAnon aujourd'hui, ou que les chefs religieux interprètent les événements pour les adapter à leurs récits religieux.

Les scientifiques voudront acquérir autant d'informations que possible sur la planète, la biologie, les cultures, les connaissances scientifiques et la technologie de l'ETI. Cela deviendrait probablement une activité bien financée. De nombreux dirigeants politiques voudront invoquer l'ETI comme étant « de leur côté » dans tout conflit.


21 réponses 21

Cela dépend assez des connaissances technologiques/médicales.

Par exemple, il a été [calculé à 160 pour l'exploration spatiale][1], à condition que les explorateurs rentrent chez eux après 20 générations. Cela suppose bien sûr une assez bonne disponibilité médicale et des risques en fait assez faibles pour les individus. La réduction de la variabilité génétique qui en résulte a été analysée comme n'étant pas très préjudiciable. Certainement il pourrait mais pas garanti et même de petites infusions de matériel génétique réduiraient considérablement les négatifs. De plus, partir d'une variabilité génétique élevée aidera à réduire ces risques.

Les juifs ashkénazes sont un bon exemple de population relativement non variable sur le plan génétique. Une [étude récente][2] a suggéré que dans l'histoire semi-récente (25-30 générations), leur population totale était d'environ 350 individus. Oui, il existe des défauts génétiques qui sont fréquents mais il n'y a pas d'insalubrité généralisée (ou de manque d'économie génétique), et certains défauts génétiques sont rares car ils n'étaient pas très présents dans ce groupe de population initial.

Je dirais que 160 est un assez bon minimum pour une colonie, oui, moins que cela peut survivre, mais toute catastrophe mineure a une chance désagréablement élevée d'anéantir la colonie.

Plus la disponibilité de la technologie/des traitements médicaux est faible, plus la population devrait être élevée pour fournir un « tampon » pour les blessures.

La réponse de @Nick Wilde est très bonne, mais le nombre cité de 160 (la source affirme en fait que 80 est possible avec l'ingénierie sociale) fait référence à ce qui est minimum requis pour maintenir une population stable pendant 10 générations.

Cela pourrait être pertinent si votre planète était très éloignée, mais si vous regardez la distance entre la Terre et Mars, il suffit d'environ un an pour passer d'une planète à l'autre. En tant que tel, la population dont vous auriez besoin pour intégrer le vaisseau spatial pourrait être considérablement réduite, car vous pouvez simplement laisser la population augmenter à votre arrivée.

Il est difficile de quantifier cet effet, mais comme 80 peuvent déjà suffire pour une population stable, j'ose dire :

Le démarrage d'une population croissante peut se faire avec moins de 80 personnes, s'il est choisi avec soin.

Cela étant dit, la principale préoccupation semble être la diversité génétique. Les sources varient un peu sur le sujet, mais il semble qu'avec la technologie actuelle, le sperme puisse être congelé pendant au moins 1 génération. Faisons donc un calcul rapide :

Supposons que nous ayons besoin d'atteindre une population avec 80 ensembles génétiques uniques pour dépasser le point de basculement. Faisons un calcul rapide sur la façon dont cela peut être réalisé si les femmes fertiles sont capables de donner naissance à 4 enfants en moyenne et ont emporté avec elles un tas d'échantillons de sperme congelé :

  • Génération 0 : 10 femmes (fertiles) et 10 échantillons congelés
  • Génération 1 : 20 femmes et 20 hommes et 80 échantillons congelés
  • Génération 2 : 40 femmes et 40 hommes

A partir de ce moment, les femmes de la génération 2 pourraient continuer à augmenter la population avec les hommes de la génération 1 et 2. Il est vrai qu'un peu de malchance pourrait déjà gâcher le système, mais étant du bon côté, il semble que :

Un vaisseau spatial avec 20 femmes et un congélateur plein de sperme est probablement suffisant pour démarrer une population croissante.

15 individus, 8 mâles et 7 femelles sont certainement suffisants pour créer une population durable, capable de croître sans exogame, malgré quelques maladies génétiques dues à la consanguinité.

La raison pour laquelle nous le savons est à cause d'une petite île de l'océan Atlantique, Tristan da Cuhna, qui compte une population robuste et croissante de 266 (mai 2016) et est habitée depuis environ 200 ans. Toutes les personnes vivant sur l'île peuvent dériver de 15 individus, 8 mâles et 7 femelles. La population est un exemple de manuel enseigné dans les cours de génétique.

C'est ce qu'on appelle la population minimale viable, et de nombreux modèles informatiques et études basés sur diverses circonstances et espèces ont été exécutés.

Pour les humains, y compris le désir de se protéger des défauts génétiques dus à la consanguinité, le MVP médian signalé est de 4 169 individus. Vous pouvez en savoir plus à ce sujet sur l'article wiki ici.

En plus des problèmes de diversité biologique, sociale et génétique liés au maintien d'une population viable, vous devez également tenir compte du maintien de la technologie. Il est clair qu'une petite colonie sur une autre planète va dépendre très très fortement de la technologie pour survivre.

Pour commencer, il n'est pas difficile d'imaginer une situation où une nouvelle souche d'une maladie pourrait couper une bande catastrophique à travers une petite colonie et même sans quoi que ce soit de catastrophique, les maladies et les blessures quotidiennes seront une grosse souche sans installations médicales adéquates.

De même, vous aurez besoin d'ingénieurs et de techniciens pour maintenir l'infrastructure de base en marche.

L'automatisation peut probablement aider dans une certaine mesure, mais il semblerait certainement risqué de ne pas avoir une expertise raisonnable dans la façon dont tout cela fonctionne, d'autant plus que les générations passent et que vous souhaitez agrandir et rénover les installations.

Donc, si nous agitons manuellement la technologie pour y parvenir et supposons un niveau de technologie similaire à celui actuel avec des développements raisonnablement prévisibles sur une planète semblable à la Terre, nous pouvons commencer à avoir au moins une idée.

Dans le monde développé, il existe des centaines de spécialités médicales et nous devons probablement accepter qu'une petite colonie n'aura pas la même étendue et la même profondeur d'expertise et d'installations. Ici, un bon modèle pourrait être un hôpital de campagne militaire car ils sont conçus pour être portables et polyvalents et sont bien équipés pour traiter à la fois les blessures traumatiques et les soins de santé primaires ainsi que les épidémies et les catastrophes naturelles qui semblent des priorités raisonnables pour une colonie. Vous pourriez donc avoir :

  • Chirurgiens
  • Anesthésistes
  • Infirmières chirurgicales
  • Médecins généralistes
  • Dentistes
  • Pharmaciens
  • Infirmières de service
  • Infirmières en soins intensifs
  • Infirmières de soins primaires
  • Paramédics
  • Personnel spécialisé dans le nettoyage et la logistique

Pour une colonie de longue durée, vous voudriez probablement aussi des techniciens de laboratoire et des chercheurs médicaux, bien que ceux-ci puissent faire partie du département des sciences. Évidemment, vous voudriez du personnel avec un large éventail d'expertise et d'expérience possible.

De même, si vous avez l'intention d'utiliser des animaux de trait et du bétail, vous aurez besoin de quelques vétérinaires pour s'occuper d'eux.

Gouvernement et administration

Cela dépend clairement de la façon dont vous voulez que la colonie soit gérée, mais avec un modèle de type militaire, vous auriez quelque chose comme un quartier général de régiment avec un commandant, un adjudant, du personnel de bureau et probablement aussi des chefs des différents départements en tant que conseillers techniques. La police et la sécurité peuvent également relever, au moins en partie, de cette rubrique.

Quel que soit le système de gouvernement actuel, vous aurez besoin d'au moins quelques personnes ayant des compétences administratives et juridiques.

Pour des raisons sociales et culturelles évidentes, il n'est peut-être pas souhaitable de ne pas avoir une culture purement militaire avec une autorité absolue sur la colonie, mais cela a du sens en tant que structure administrative même si vous avez mis en place d'autres freins et contrepoids plus démocratiques ou décentralisés.

Ingénierie et Logistique

Comme mentionné, la colonie dépendra beaucoup de la technologie qui doit être maintenue et vous aurez également besoin de l'expertise technique pour développer les ressources naturelles, construire des bâtiments et des infrastructures et mettre en place des installations de fabrication. Catégorie. Encore une fois, vous avez le choix entre un large éventail de spécialisations et des compromis seront à faire entre une expertise spécialisée et des généralistes plus polyvalents. De plus, chaque discipline nécessitera des connaissances théoriques, une expérience technique et une gestion et une planification. Pour commencer, vous pouvez configurer :

  • Maintenance : techniciens qui savent comment fonctionnent les différents systèmes de base et comment les entretenir
  • Atelier d'usinage et de fabrication : soutenir les autres départements dans la fabrication et la réparation de pièces et éventuellement mettre en place une base de fabrication plus complète
  • Infrastructures et exploitation minière : construction de routes et de bâtiments, cartographie et arpentage, mise en place de la production et de la distribution d'électricité.
  • Electronique et informatique : maintenance et développement de systèmes informatiques, électroniques et de communication.

Agriculture

Bien que vous voudriez probablement mécaniser une grande partie de la production alimentaire si vous vous retrouvez sur une planète avec une vie indigène ou au moins la capacité immédiate de la soutenir, vous aurez besoin d'une expertise agricole spécifique. De même, si la planète ressemble suffisamment à la terre, certains experts en compétences plus traditionnelles de chasse et de subsistance, alors la terre peut considérablement améliorer la qualité de vie, en particulier dans les premiers stades.

Sciences et éducation

Pour une colonie multigénérationnelle, l'éducation est clairement vitale car vous devrez éduquer la prochaine génération pour remplacer les compétences que vous avez apportées avec vous. Ici, vous avez le problème potentiel que vous ayez un ensemble spécifique d'exigences en termes de compétences, mais aucune idée des aptitudes et capacités de la prochaine génération, votre système éducatif devra donc être flexible, efficace et adaptable.

Il sera également crucial que vous disposiez d'un moyen efficace de stocker et d'accéder à autant de connaissances accumulées que possible. L'expertise sera dispersée de sorte que les bibliothèques et les bibliothécaires peuvent être au centre de la société et le travail de bibliothécaire peut finir comme une niche très spécifique avec un très large spectre de connaissances.

Vous voudriez probablement aussi avoir des scientifiques universitaires/de recherche représentant les principales branches de la science. Pour une complétude raisonnable, vous pourriez avoir des représentants de

  • Mathématiques
  • Chimie
  • La science des matériaux
  • Botanique
  • Zoologie
  • Médicament
  • La physique
  • Astrophysique
  • Géologie
  • Météorologie
  • Psychologie

Évidemment, il y aurait une expertise supplémentaire des autres divisions techniques et elles pourraient être complétées par des techniciens de laboratoire et des assistants et éventuellement accueillir des étudiants dans le cadre du système éducatif.

Culture et services

En plus des services de base nécessaires au fonctionnement d'une société, toute colonie permanente devra développer des installations culturelles et de loisirs pour que la population reste efficace et saine d'esprit. Il est raisonnable de supposer que ceux-ci se développeront organiquement dans une certaine mesure, mais quelques très bons chefs et peut-être quelques artistes, écrivains et musiciens résidents pourraient bien être un ajout raisonnable à une colonie.

Juste à titre d'exemple de cuisine commerciale typique qui pourrait nourrir quelques centaines de personnes à un niveau décent pourrait inclure

  • Chef de cuisine
  • Sous-chef
  • Chef pâtissier
  • Chefs adjoints (peut-être 3 ou 4 pour permettre un fonctionnement de 365 jours)
  • Aides de cuisine (pourrait également être des chefs stagiaires)

J'ai suggéré 5 divisions principales d'expertise et en moyenne, il semble que vous souhaitiez peut-être une douzaine d'experts principaux dans des domaines spécifiques ainsi qu'au moins le même nombre d'assistants, de techniciens et de personnel de soutien.Vous pouvez également disposer d'un bassin de main-d'œuvre flexible provenant de la population générale. Cela permet également une formation croisée afin de ne pas trop dépendre d'un seul individu.

Donc, avec cela à l'esprit, nous pourrions peut-être deviner que vous pourriez avoir

  • Une soixantaine de « officiers » avec une expertise technique polyvalente et des rôles administratifs et organisationnels
  • 150+ techniciens qualifiés et spécialisés
  • 300+ main-d'œuvre générale et adaptable avec divers degrés de spécialisation.

Pour en revenir à un modèle militaire, un groupement tactique est généralement l'unité de base qui est plus ou moins autosuffisante et se compose d'environ 500 à 800 soldats avec sa propre logistique et son soutien organiques. Évidemment, ce n'est pas une analogie très forte avec une colonie spatiale, mais cela représente une structure connue qui est capable de fonctionner de manière indépendante à long terme dans un environnement hostile avec un bon mélange d'expertise et d'équipement spécialisés, de structures organisationnelles, de logistique et de main-d'œuvre polyvalente.


Militaire[modifier | modifier la source]

Les tactiques kroganes traditionnelles étaient fondées sur la guerre d'usure des unités de masse. Équipées d'un équipement bon marché et robuste, les formations de troupes étaient puissantes mais inflexibles. Le commandement et le contrôle étaient des soldats très centralisés sur le terrain qui ont vu une cible ont contacté leurs commandants derrière les lignes pour organiser un appui-feu.

Depuis le génophage, les krogans ne peuvent plus se permettre les pertes des anciennes attaques de la horde. Les Battle Masters sont à la hauteur de dix soldats d'une autre espèce. Pour un Battle Master, tuer est une science. Ils se concentrent sur le développement d'une économie de mouvement propre et par force brute qui exploite leur force brutale pour neutraliser les ennemis d'un seul coup rapide d'une puissance écrasante. Ce changement d'orientation de la guerre de masse à l'efficacité maximale a augmenté la demande d'emplois dans les domaines de la sécurité et du « muscle à embaucher ». En raison de la réputation peu recommandable des krogans, la plupart de ces emplois sont en dehors de la loi.

Les maîtres de bataille ne sont pas « cracher et polir », mais ils croient qu'il faut être bien armé et équipé, de préférence avec un pistolet pour chaque membre. Ils sont insensibles et brutaux, mais méthodiques et disciplinés. Ils utilisent tous les moyens à leur disposition pour atteindre leurs objectifs, aussi répréhensibles soient-ils. La prise d'otages et le génocide sont des moyens acceptables pour assurer une occupation tranquille avec peu de victimes kroganes.

Les krogans servant dans les forces de Saren semblent revenir à l'ancien style de combat d'usure de masse. Ils travaillent également en étroite collaboration avec les unités geth de soutien, qui remplissent les rôles occupés par les drones de combat dans d'autres armées.

Les biotiques sont rares chez les krogans, d'autant plus que la pratique de la création chirurgicale de biotiques krogans a été abandonnée (en raison du taux de mortalité élevé). Ceux qui existent sont considérés avec méfiance et peur. Les krogans considèrent cette aura de peur comme une qualité utile pour un officier et en font souvent la promotion. Les drones de combat et autres équipements de haute technologie sont également rares.

La doctrine militaire Krogan a une vision différente de ce que signifie "repérage et reconnaissance". Alors que les éclaireurs des autres races préfèrent la furtivité et la discrétion dans l'accomplissement de leurs tâches, les éclaireurs krogans choisissent plutôt de mener une guerre psychologique lorsqu'ils trouvent l'ennemi par le biais de harcèlement occasionnel ou d'une exagération intentionnelle de leur nombre. Le raisonnement est qu'il est beaucoup plus facile de compter le nombre d'ennemis lorsque certains d'entre eux explosent.

Les armes développées par les krogans incluent le fusil à pompe Graal Spike Thrower et le fusil d'assaut Striker. Le Graal a été conçu spécifiquement pour la chasse aux gueules de renard, et a donc des effets prévisibles macabres lorsqu'il est utilisé sur des cibles humanoïdes. Le Striker est une arme entièrement automatique qui tire des balles explosives à fort impact avec un recul élevé, ce qui en fait une arme difficile à garder sur la cible pour les non-krogans bien qu'elle ait été conçue pour eux. Krogan utilise également un gros véhicule de combat d'infanterie nommé Tomkah.

Les krogans possédaient autrefois une flotte puissante qui comprenait de nombreux cuirassés. Depuis la fin des rébellions de Krogan, cependant, ils ont été démilitarisés, interdits de construire des navires de guerre. Cette interdiction est appliquée par le bras de la mission d'application de la démilitarisation du Conseil du Conseil de la citadelle, qui maintient des avant-postes de garnison dans toute la DMZ de Krogan. Toutes les quelques années, un autre seigneur de guerre krogan enfreint l'interdiction, mais généralement une alliance de rivaux met fin à ses rêves d'hégémonie avant même que les forces de la Citadelle n'aient à tirer.

Les reliques des rébellions Krogan, telles que les anciennes batteries anti-navires sol-espace à longue portée qui parsèment la surface de Tuchanka, servent de monuments à la gloire passée et à la puissance militaire des Krogan, mais ont peu de valeur pratique.


Les Huttérites

Les huttérites sont un peuple communautaire, vivant sur des centaines de bruderhöfe ou de colonies dispersées dans les prairies du nord-ouest de l'Amérique du Nord. En moyenne, quinze familles vivent et travaillent dans la colonie huttérite typique, où elles cultivent, élèvent du bétail et produisent des produits manufacturés pour leur subsistance.

Le mode de vie communautaire des huttérites trouve ses racines dans les enseignements bibliques du Christ et des apôtres. Émergeant comme une culture et un groupe religieux distincts au début du XVIe siècle, cette secte anabaptiste non résistante a subi une grande persécution et la mort aux mains de l'État et de l'Église dans l'Europe médiévale. Cependant, la main de Dieu est restée sur l'épaule de ces personnes, et leurs descendants ont survécu au combat jusqu'à ce jour. Suite.


Combien d'humains faudrait-il pour maintenir notre espèce en vie ? Réponse surprenante d'un scientifique

Ces dernières années, les astronomes ont découvert des milliers de planètes en orbite autour d'étoiles proches, ce qui rend le vieux trope de science-fiction des colonies extraterrestres un peu moins absurde.

Mais c'est la découverte en 2016 d'une planète de la taille de la Terre potentiellement habitable autour de Proxima Centauri, l'étoile la plus proche après le soleil, qui a vraiment fait réfléchir les gens : sommes-nous trop vulnérables aux frappes d'astéroïdes et autres cataclysmes pour rester avec notre seule planète ? Pourrions-nous sauvegarder notre espèce en envoyant une arche spatiale dans une nouvelle maison, à la "Battlestar Galactica" ou le film "Passengers ?"

Frédéric Marin fait partie de ceux qui réfléchissent. L'astrophysicien de l'Université de Strasbourg s'est concentré non pas sur les problèmes d'ingénierie du voyage interstellaire (qui dépassent la technologie actuelle) mais sur le côté biologique de la question : combien de membres d'équipage seraient nécessaires pour un voyage interstellaire qui pourrait durer des dizaines de générations ? En d'autres termes, quel est le nombre minimum de personnes requis pour livrer et planter avec succès une population autosuffisante de Homo sapiens sur une autre Terre ?

"Je lisais beaucoup sur l'aspect psychologique humain des vols spatiaux, et je me suis rendu compte que tous les livres que j'ai lus et tous les films que j'ai vus qui traitaient de navires de plusieurs générations étaient très naïfs", a déclaré Marin. « Comme j'ai accès à une énorme puissance de calcul et à des outils de simulation de pointe, j'ai décidé de résoudre ce problème sur mon temps libre. »

Ainsi, lorsqu'il n'était pas occupé à simuler des galaxies et des trous noirs, Marin a créé un programme informatique qui imite la progression d'une population reproductrice. Ensuite, il a utilisé le programme, baptisé Heritage, pour simuler les risques auxquels une population spatiale serait confrontée, y compris les effets de la consanguinité ainsi que des événements catastrophiques comme une pandémie mortelle ou le fait d'être touché par un objet céleste. Un article sur ses recherches a été publié en février dans le Journal of the British Interplanetary Society.

Le nombre magique

Le nombre que Marin a proposé est de 98. Seulement 98 personnes en bonne santé seraient nécessaires pour faire fonctionner le navire sur plusieurs générations et pour établir une population en bonne santé (non consanguine) sur un autre monde, estime-t-il. Ce nombre vaut même pour son cas test d'une mission d'arche spatiale d'une durée de plus de 6 000 ans, bien qu'il permette à la population à bord de l'arche de croître au fil du temps – jusqu'à environ 500, peut-être.

Les implications de cette découverte vont bien au-delà des types de vaisseaux spatiaux que nous pourrions construire dans un siècle ou deux. «Nos résultats s'appliquent à tout environnement clos où l'émigration et l'immigration ne sont pas possibles», explique Marin. « Les mêmes éléments sont essentiels pour toute colonie autonome, notre code peut donc facilement calculer le taux de survie d'un groupe d'humains après une catastrophe locale ou mondiale. »

En rapport

Espace Les colons de Mars vivront-ils dans ces habitats de la « forêt de séquoias » ?

Ainsi, même si des milliards d'humains étaient anéantis par une catastrophe, tant qu'un groupe approprié de 98 survivrait et était capable de s'accoupler, dit Marin, ils pourraient porter suffisamment de diversité génétique pour propager l'espèce et reconstruire la population.

Calcul rival

Marin reconnaît que 98 sonne comme un nombre terriblement petit. Mais il insiste sur le fait que cela a du sens, même en sachant que Cameron Smith, anthropologue à l'Université d'État de Portland dans l'Oregon, a examiné le même problème de base en 2014 et a proposé une taille d'équipage minimale de 14 000.

"La population génétique minimale viable ne traite pas des problèmes du monde réel", a déclaré Smith, ajoutant qu'il avait basé ses calculs sur la démographie des populations réelles sur Terre. De nombreuses sociétés de chasseurs-cueilleurs survivent en groupes d'environ 100, mais même les tribus isolées interagissent toujours et ont une progéniture avec les groupes voisins.

Même une population de 14 000 habitants semble à Smith un nombre modeste si vous comptez sur elle pour soutenir notre espèce. « Supposons qu'une catastrophe se produise et qu'elle frappe 70 % de la population », dit-il. « Maintenant, la structure démographique de la population a été tellement perturbée que vous ne pouvez plus trouver de partenaires d'accouplement appropriés. Une petite catastrophe et tout pourrait s'effondrer.

La colonisation du Pacifique Sud est une étude de cas intéressante, selon Smith. C'est parce que les Polynésiens ont peuplé les îles une par une, tout comme nous pourrions éventuellement peupler d'autres planètes. Bien sûr, les Polynésiens disposaient d'abondantes terres ouvertes pour la croissance de la population et étaient suivis par un flot d'autres migrants qui pourraient faire avancer les choses s'ils étaient anéantis.

Les voyageurs extraterrestres n'auront pas ces avantages en transit.

Une stratégie contre l'extinction

Malgré leurs différences, Smith et Marin s'accordent à penser qu'il est temps de commencer à réfléchir à ces problèmes - peu importe à quel point ils semblent abstraits ou combien de siècles peuvent s'écouler avant que les humains soient capables de construire un vaisseau spatial.

"Les mêmes idées de base s'appliquent à la conservation des espèces menacées ou à l'allocation des ressources dans des environnements restrictifs", explique Marin. Ils pourraient également guider le rétablissement à long terme des humains si quelque chose sur Terre tourne horriblement mal.

Marin travaille sur une version mise à jour du code du patrimoine qui prendra en compte les effets des radiations et des mutations génétiques ainsi que les besoins alimentaires des différents types de populations. Smith s'intéresse à l'examen des cultures qui se sont particulièrement bien comportées dans les situations de crise et à la création d'une sorte de catalogue de stratégies de survie.

Ce sont des projets à double objectif – pertinents pour un vaisseau spatial peut-être un jour et potentiellement utiles pour la gestion de crise ici et maintenant.

Plus fragile qu'on voudrait le croire

Il est facile de supposer que notre espèce est essentiellement indestructible. Mais quand Smith considère les civilisations passées, il est frappé par la fragilité même des plus puissants. « C'est mon petit mot : la raison pour laquelle j'ai un travail, c'est que les civilisations échouent ! Tous : Aztèque, Inca, Maya, Grèce. Nous avons un taux d'échec de la civilisation de 99%.

L'effondrement de populations particulières n'est pas la même chose que l'effondrement d'une espèce entière, bien sûr. Mais Smith dit que si vous considérez le point de vue évolutif, le taux d'échec des espèces sur Terre est même supérieur à 99% : Triez les archives fossiles, et presque toutes les espèces anciennes ont maintenant disparu. Un tel raisonnement a inspiré d'innombrables écrivains et scientifiques de science-fiction, dont Stephen Hawking, à imaginer que les humains se répandent dans de nombreux mondes au-delà de la Terre. Cet état d'esprit a beaucoup de sens pour Smith.

"Je n'aime pas le mode panique", dit Smith. « L’idée que ‘la Terre est en feu, nous devons sortir d’ici’ est une mauvaise motivation. Nous devrions régler nos problèmes ici. Mais en même temps, nous pouvons faire des plans responsables pour une sauvegarde de la civilisation. » Il pense que les scientifiques devraient explorer l'histoire pour comprendre comment les gens se sont adaptés aux crises passées, puis les appliquer aux crises d'aujourd'hui, aux colonies de Mars de demain et aux vaisseaux spatiaux d'un avenir plus lointain.


Quelle peut être la taille d'une colonie/société ? - La biologie

Biofilm dans la section du tuyau.
(N. Zelver)

Biofilm en cours d'eau dans le parc national de Yellowstone.
(D. Davies)

Biofilm gratté de la membrane d'osmose inverse.
(C.Wend)

La plaque dentaire est un biofilm.
(Avec l'aimable autorisation de la bibliothèque d'images ASM)

Même si vous ne connaissez peut-être pas le terme biofilm, vous avez certainement rencontré régulièrement des biofilms. Par exemple, la plaque qui se forme sur vos dents et provoque la carie dentaire est un type de biofilm bactérien. La "poussière" qui bouche les canalisations de votre maison est également un biofilm. Si vous avez déjà marché dans un ruisseau ou une rivière, vous avez peut-être glissé sur des rochers gluants avec du biofilm. Une infection persistante sur une éraflure causée par une blessure sportive était probablement un biofilm. Et ainsi de suite : les biofilms&mdashils sont là où vous voulez être.

Alors, qu'est-ce qu'un biofilm ?

Un biofilm est composé de micro-organismes vivants et reproducteurs, tels que des bactéries, qui existent en tant que colonie ou communauté. En d'autres termes, les biofilms sont vivants et ont une structure sociale complexe que les scientifiques et les ingénieurs tentent toujours de démêler, une structure qui à la fois les protège et leur permet de se développer.

Comment se forment les biofilms ?

Un biofilm se forme lorsque certains micro-organismes (par exemple, certains types de bactéries) adhèrent à la surface d'un objet dans un environnement humide et commencent à se reproduire. Les micro-organismes se fixent à la surface de l'objet en sécrétant une substance visqueuse ressemblant à de la colle. Les biofilms peuvent se former sur à peu près n'importe quelle surface imaginable : métaux, plastiques, matériaux naturels (comme les roches), implants médicaux, comptoirs de cuisine, lentilles de contact, parois d'un bain à remous ou d'une piscine (avez-vous déjà remarqué que les côtés d'un le bain à remous ou la piscine semblaient légèrement visqueux?), les tissus humains et animaux, et ainsi de suite. En effet, partout où la combinaison d'humidité, de nutriments et d'une surface existe, des biofilms seront probablement également trouvés.

Une communauté de biofilm peut être formée par un seul type de micro-organisme, mais dans la nature, les biofilms sont presque toujours constitués de mélanges de nombreuses espèces de bactéries, ainsi que de champignons, d'algues, de levures, de protozoaires et d'autres micro-organismes, ainsi que de débris non vivants et produits de corrosion. Par exemple, plus de 500 espèces bactériennes ont été identifiées dans les biofilms typiques de la plaque dentaire !

Quelle taille peut atteindre un biofilm ?

Les biofilms peuvent être si minces qu'ils ne peuvent être détectés à l'œil nu et ne présentent que quelques couches cellulaires d'épaisseur. Les biofilms qui existent presque certainement sur votre comptoir de cuisine, par exemple, sont généralement indétectables à l'œil nu (à moins que, comme certains étudiants, vous ne lavez pas vos comptoirs très souvent). Ils peuvent également atteindre plusieurs centimètres d'épaisseur, probablement pas sur un plan de travail (du moins nous l'espérons), mais certainement sous forme d'algues sur les rochers du lit d'un cours d'eau.

Qu'est-ce qui fait qu'un biofilm se colle?

Les ingénieurs et les scientifiques ont découvert que les biofilms sont maintenus ensemble par des brins moléculaires sucrés, collectivement appelés « substances polymères extracellulaires » (une bouchée d'un terme qui signifie essentiellement « composés ou substances qui se forment à l'extérieur des parois des cellules ») ou « EPS ». Les cellules produisent des brins d'EPS. et sont maintenus ensemble par ces brins, leur permettant de développer des communautés complexes, tridimensionnelles et attachées qui résistent aux attaques qui détruiraient des cellules individuelles ne faisant pas partie d'une colonie de biofilm.

P. Dirckx, Center for Biofilm Engineering, Montana State University, Bozeman

Figure 1. Le cycle de vie du biofilm.

1. Flottant, ou planctonique, les bactéries rencontrent une surface immergée et peuvent s'y attacher en quelques minutes. Ils commencent à produire des substances polymères extracellulaires visqueuses (EPS) et à coloniser la surface.

2. La production d'EPS permet à la communauté émergente des biofilms de développer une structure tridimensionnelle complexe qui est influencée par une variété de facteurs environnementaux. Les communautés de biofilm peuvent se développer en quelques heures.

3. Les biofilms peuvent se propager par détachement de petits ou grands amas de cellules, ou par un type de "dispersion par ensemencement" qui libère des cellules individuelles. L'un ou l'autre type de détachement permet aux bactéries de se fixer à une surface ou à un biofilm en aval de la communauté d'origine.

Comment traiter les biofilms nocifs ?

Ah ! Maintenant, nous arrivons au cœur de la question des biofilms. Lisez attentivement cette petite section, car lorsque vous aurez compris, vous comprendrez pourquoi l'étude des biofilms est si radicale et importante, et le reste de cet hypertexte aura du sens pour vous. Vous voyez, le traitement efficace (c. C'est exact. Les micro-organismes nuisibles ont été étudiés (et le sont toujours, malheureusement, dans une large mesure) isolément, et non en tant que membres d'une colonie de biofilm, où ils résident normalement.

Discutons-en à titre d'exemple. Avez-vous déjà entendu parler, disons, d'un rince-bouche qui est annoncé pour « tuer des millions de germes au contact ? » C'est probablement une déclaration véridique de la société de rince-bouche (hé, nous n'essayons pas de mettre quelqu'un à la faillite, cependant, nous le ferions comme les aider à mieux faire leurs affaires). Mais maintenant, considérez ceci. Ces millions de germes sont incrustés dans un biofilm de plaque dans votre bouche. Comment le bain de bouche pénètre-t-il dans le biofilm pour entrer en contact avec chacun de ces millions de germes individuels ? Bonne question. Rappelons que nous avons dit que les biofilms peuvent devenir assez épais, et qu'ils semblent avoir la capacité de former des mécanismes défensifs contre les attaques extérieures.

Le fait est que les bains de bouche, les antibiotiques, les nettoyants ménagers, les désinfectants et la plupart des autres formules de traitement d'aujourd'hui ont été développés en testant leur effet sur des micro-organismes nuisibles dans un état planctonique (un état dans lequel les micro-organismes flottent dans une solution en tant qu'individus, et non dans le cadre d'un colonie de biofilm attachée à une surface). Ainsi, bien que de tels traitements puissent effectivement tuer des millions de germes au contact, l'effet de ces traitements est sévèrement limité lorsqu'ils sont appliqués à des environnements du monde réel dans lesquels les micro-organismes à tuer sont en fait membres d'un biofilm.

La conclusion, et celle qui est actuellement poursuivie de manière agressive par les chercheurs sur les biofilms du monde entier, est que toute l'étude du traitement des micro-organismes nuisibles doit être revisitée à la lumière de cette nouvelle compréhension de la façon dont ces micro-organismes se présentent réellement dans notre environnement : comme biofilms.La structure, la croissance, les mécanismes de défense, la reproduction et toutes les autres facettes des biofilms doivent être compris, et de nouveaux traitements et méthodes pour évaluer l'efficacité de ces traitements doivent être développés.

Tels sont les grands défis auxquels sont confrontés ceux qui entrent dans le domaine des biofilms. De nombreux progrès ont déjà été réalisés, mais il reste encore beaucoup à comprendre et à faire, à la fois en termes de développement de traitements efficaces et d'éducation de la société sur les biofilms et leurs implications. C'est pourquoi nous disons qu'il s'agit d'un bon domaine que les jeunes peuvent envisager comme orientation de carrière en biologie, microbiologie, génie et science de l'environnement, biochimie et autres disciplines.

Oh, et finissons l'histoire du bain de bouche. Compte tenu de ce que l'on sait actuellement sur la plaque dentaire, vous devrez vous gargariser avec un bon rince-bouche pendant environ cinq minutes d'affilée pour tuer ces millions de germes présents sur les dents recouvertes d'une quantité "moyenne" de plaque.